JP2001327086A - 充電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充電経路に設けられている充電制御用トラン
ジスタを確実に保護すること。 【解決手段】 充電経路に設けられているトランジスタ
Ｔｒの両端電圧を電圧検出回路１１により検出し、その
トランジスタＴｒを流れる電流を電流検出回路１２によ
り検出する。そして、電圧検出回路１１からの電圧検出
信号と、電流検出回路１２からの電流検出信号からトラ
ンジスタＴｒの損失電力を求め、この損失電力がトラン
ジスタＴｒの許容損失を越えている時は、充電制御回路
１４によりトランジスタＴｒをオフする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話等
の電子機器の電源として用いられる二次電池の充電を行
う充電回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば携帯電話等の携帯可能な電子機器
では、機器本体にリチウムイオン電池等の二次電池（蓄
電池）が取り付けられ、この二次電池から動作電圧が供
給されている。二次電池の充電方法としては、例えば専
用の充電装置を利用したり、或いは機器本体に充電回路
を設け、専用のＡＣアダプタを利用して行うことが知ら
れている。なお、ＡＣアダプタは、入力される商用交流
電圧を所定レベルの直流電圧に変換して出力するものと
される。

【０００３】図２は従来の充電回路の主要な回路部の構
成を示した図である。なお、この図２に示す充電回路
は、例えば携帯電話等の機器本体に内蔵され、例えば専
用のＡＣアダプタが接続されて電力供給を受けることで
二次電池の充電を行うものとされる。この図２に示す充
電回路においては、図示しないＡＣアダプタからの入力
電圧Ｖccをオン／オフする充電制御用のスイッチとして
トランジスタＴｒが備えられている。トランジスタＴｒ
は、例えばＰＮＰトランジスタにより構成され、そのエ
ミッタはＡＣアダプタからの入力電圧ラインに接続され
ている。またそのコレクタは電流検出用の抵抗Ｒ1を介
して二次電池１００の正極側に接続されている。また、
トランジスタＴｒのベースは、ベース抵抗Ｒ2を介し
て、後述する充電制御部１１０の端子ｔ1に接続されて
いる。

【０００４】トランジスタＴｒの近傍には、そのトラン
ジスタＴｒの温度を検出するためのサーミスタＴＨが配
置されている。サーミスタＴＨの一端は充電制御部１１
０の端子ｔ5に接続され、その他端は抵抗Ｒ3の一端に接
続されている。なお、抵抗Ｒ3の他端は接地されてい
る。また、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ3の接続点が充電制
御部１１０の端子ｔ6に接続されている。この場合、サ
ーミスタＴＨの一端には、充電制御部１１０の端子ｔ5
から基準電圧Ｖrefが与えられる。サーミスタＴＨは、
その温度が上昇すると抵抗値が小さくなるという特性を
有していることから、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ3との接
続点に接続されている端子ｔ6には、トランジスタＴｒ
の温度に応じて変化したサーミスタＴＨの抵抗値と、抵
抗Ｒ3の抵抗値により基準電圧Ｖrefを分圧した分圧電圧
が検出電圧として入力されることになる。

【０００５】充電制御部１１０は、例えばＩＣ等によっ
て構成され、その内部には電圧検出回路１１１、電流検
出回路１１２、温度検出回路１１３、及び充電制御回路
１１４が設けられている。なお、この図には示していな
いが、充電制御部１１０の各回路にはＡＣアダプタから
の入力電圧Ｖccが動作電圧として供給されている。

【０００６】電圧検出回路１１１は、端子ｔ2を介して
入力電圧ラインに接続され、端子ｔ2を介して印加され
る電位から入力電圧レベルを検出し、その検出レベルを
電圧検出信号Ｓ11として充電制御回路１１４に出力す
る。

【０００７】電流検出回路１１２は、端子ｔ3を介して
抵抗Ｒ1とトランジスタＴｒのコレクタとの接続ライン
に接続されていると共に、端子ｔ4を介して抵抗Ｒ1と二
次電池１００との接続ラインに接続されている。そし
て、これら端子ｔ3，ｔ4の電位から得られる抵抗Ｒ1の
両端電圧と、その抵抗値から二次電池１００に流れる充
電電流を検出するようにされる。そして検出された検出
電流に応じた電圧を電流検出信号Ｓ12として充電制御回
路１１４に出力するようにされる。

【０００８】温度検出回路１１３は、端子ｔ6を介して
入力される検出電圧に基づいて、トランジスタＴｒの温
度に応じた温度検出信号Ｓ13を充電制御回路１１４に出
力するようにされる。

【０００９】なお、温度検出回路１１３は、サーミスタ
ＴＨにより、トランジスタＴｒの発熱温度を検出するこ
とで、トランジスタＴｒにおける損失電力を間接的に検
出し、トランジスタＴｒにおける損失電力が、その許容
範囲以上になることを防止するために設けられている。
例えば専用のＡＣアダプタより出力電圧が高く、且つ、
その出力電流も大きいＡＣアダプタ或いはＤＣ電源等が
接続された場合において、トランジスタＴｒに、その許
容範囲を上回るような損失電力が発生したときなどに、
トランジスタＴｒを保護する目的で設けられている。

【００１０】充電制御回路１１４は端子ｔ1を介して抵
抗Ｒ2に接続され、上記電圧検出回路１１１からの電圧
検出信号Ｓ11、電流検出回路１１２からの電流検出信号
Ｓ12、及び温度検出回路１１３からの温度検出信号Ｓ13
に基づいて、トランジスタＴｒのオン／オフ制御を行う
ものとされる。

【００１１】なお、この図２には示されていないが、充
電制御部１１０内には、基準電圧Ｖrefを生成する基準
電圧発生回路が設けられているものとされる。

【００１２】上記したような充電回路の動作としては、
例えば専用のＡＣアダプタから所定レベルの入力電圧Ｖ
ccが入力されると、充電制御回路１１４によりトランジ
スタＴｒがオン状態となるように制御され、トランジス
タＴｒ−抵抗Ｒ1という充電経路で二次電池１００に充
電電流が流れて二次電池１００の充電が行われる。この
時、二次電池１００に流れる充電電流が電流検出回路１
１２によって検出され、その充電電流に対応した電流検
出信号Ｓ12が充電制御回路１１４に出力される。充電制
御回路１１４は、電流検出回路１１２からの電流検出信
号Ｓ12が所定の下限レベル以下になると、二次電池１０
０の充電が完了したとして、トランジスタＴｒをオフす
るように制御される。

【００１３】また充電制御回路１１４は、電流検出回路
１１２からの電流検出信号Ｓ12が所定の上限レベル以上
になると、二次電池１００に流れる充電電流が過電流状
態になっているとして、この場合もトランジスタＴｒを
オフするようにされる。また、専用のＡＣアダプタが使
用されず、例えばＡＣアダプタからの入力電圧Ｖccが許
容範囲を超えた高い電圧レベルとされる時は、電圧検出
回路１１１からの電圧検出信号Ｓ11により、トランジス
タＴｒをオンすることなくオフ状態のまま保持するもの
とされる。つまり、ＡＣアダプタからの入力電圧Ｖccが
許容範囲以上に高い電圧レベルとされる時は充電動作を
行わないようになっている。

【００１４】さらに、充電制御回路１１４は、温度検出
回路１１３からの温度検出信号Ｓ13が、所定レベル以上
になると、トランジスタＴｒにおける損失電力が、その
許容範囲を超えたものと判断し、トランジスタＴｒを保
護するためにトランジスタＴｒをオフするようにしてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな充電回路においては、トランジスタＴｒにおける損
失電力が、トランジスタＴｒの許容範囲を越えたかどう
かの判断は、トランジスタＴｒの近傍に配置したサーミ
スタＴＨにより検出するようにしている。このため、そ
の信頼性はサーミスタＴＨの温度特性に依存したものと
なる。

【００１６】ところが、サーミスタＴＨは温度特性のバ
ラツキが比較的大きく、またその使用環境によっても特
性にバラツキが生じるものとされる。このため、上記し
たような充電回路では、トランジスタＴｒにおける損失
電力の検出は信頼性に欠けることになる。この結果、実
際に充電回路を構成する際には、トランジスタＴｒの電
力の許容範囲が十分大きいトランジスタＴｒを選定する
必要があり、その形状の大型化及びコスト上昇を招くと
いう欠点があった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
点を鑑みてなされたものであり、二次電池に対して充電
電流を供給する充電経路に、充電電流をオン／オフする
スイッチ用素子が設けられている充電回路において、ス
イッチ用素子の両端電圧を検出する電圧検出手段と、ス
イッチ用素子を流れる電流を検出する電流検出手段と、
電圧検出手段と電流検出手段の各検出出力に基づいて、
スイッチ用素子における損失電力量を検出する損失電力
検出手段と、損失電力検出手段により検出された損失電
力量が所定以上とされる場合に、スイッチ用素子がオフ
となるように制御する充電制御手段とを備えることとし
た。

【００１８】即ち、本発明はスイッチ用素子の両端電圧
と、スイッチ用素子を流れる電流からスイッチ素子のよ
り正確な損失電力を求めるようにしているため、この損
失電力に基づいて、スイッチ用素子の動作を制御するこ
とで、確実にスイッチ素子の保護を図ることが可能にな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本実施の形態としての充電回路の
主要な回路構成を示した図である。なお、この図１に示
す充電回路は例えば携帯電話等の機器本体に内蔵されて
いものである。この図１に示す本実施の形態の充電回路
は、図示しないＡＣアダプタからの入力電圧Ｖccをオン
／オフする充電制御用のスイッチとしてトランジスタＴ
ｒが備えられている。トランジスタＴｒは、例えばＰＮ
Ｐトランジスタにより構成され、そのエミッタがＡＣア
ダプタからの入力電圧ラインに接続されている。また、
そのコレクタは電流検出用の抵抗Ｒ1を介して二次電池
１００の正極側に接続されている。また、トランジスタ
Ｔｒのベースはベース抵抗Ｒ2を介して、後述する充電
制御部１０の端子ｔ1に接続されている。

【００２０】充電制御部１０は、例えばＩＣ等によって
構成され、その内部には電圧検出回路１１、電流検出回
路１２、損失電力検出回路１３、及び充電制御回路１４
が設けられている。なお、この図には示していないが、
充電制御部１０の各回路にはＡＣアダプタからの入力電
圧Ｖccが動作電圧として供給されている。

【００２１】電圧検出回路１１は、端子ｔ2を介してト
ランジスタＴｒのエミッタに接続され、そのエミッタ電
位が入力される。また端子ｔ3を介してトランジスタＴ
ｒのコレクタにも接続されており、そのコレクタ電位が
入力されている。そしてこれらの電位差からトランジス
タＴｒのエミッタ−コレクタ間電圧の検出を行い、検出
電圧信号Ｓ1を損失電力検出回路１３に出力する。

【００２２】電流検出回路１２は、端子ｔ3を介して抵
抗Ｒ1とトランジスタＴｒのコレクタとの接続ラインに
接続されている。また端子ｔ4を介して抵抗Ｒ1と二次電
池１００との接続ラインに接続されている。そして、こ
れら端子ｔ3，ｔ4の電位差から得られる抵抗Ｒ1の両端
電圧と、その抵抗値から二次電池１００に流れる充電電
流を検出するようにされる。そして検出された電流量に
応じたレベルの電圧を電流検出信号Ｓ2として損失電力
検出回路１３及び充電制御回路１４に出力するようにさ
れる。この場合、電流検出回路１２において検出される
抵抗Ｒ1を流れる電流レベルは、二次電池１００に流れ
る充電電流レベル、及びトランジスタＴｒを流れる電流
レベルを示すことになる。

【００２３】損失電力検出回路１３は、電圧検出回路１
１から供給される電圧検出信号Ｓ1、及び電流検出回路
１２から供給される電流検出信号Ｓ2に基づいて、トラ
ンジスタＴｒにおける損失電力を検出し、その損失電力
レベルが所定レベル以上とされる場合に、充電制御回路
１４に対して充電中止信号Ｓ3を出力するようにされ
る。

【００２４】このような損失電力検出回路１３は、図示
していないが、例えば電圧検出信号Ｓ1と電流検出信号
Ｓ2を乗算する乗算器と、この乗算器から出力される出
力電圧と、所定レベルに設定された基準電圧とを比較
し、その比較結果を充電中止信号Ｓ3として出力する比
較器によって構成することができる。この場合は、比較
器の一方に入力される乗算器の出力電圧がトランジスタ
Ｔｒの損失電力に対応するものとなるので、比較器の他
方に入力される基準電圧のレベルはトランジスタＴｒの
許容損失範囲内の所定レベルに設定されることになる。

【００２５】充電制御回路１４は端子ｔ1を介してベー
ス抵抗Ｒ2に接続され、上記電流検出回路１２からの電
流検出信号Ｓ2、損失電力検出回路１３からの充電中止
信号Ｓ3に基づいてトランジスタＴｒのオン／オフ制御
を行うものとされる。

【００２６】このような充電回路の動作としては、例え
ば専用のＡＣアダプタから所定レベルの入力電圧Ｖccが
入力されると、充電制御回路１４によりトランジスタＴ
ｒがオン状態となるように制御され、トランジスタＴｒ
−抵抗Ｒ1という充電経路で二次電池１００に充電電流
が流れて二次電池１００の充電が行われる。

【００２７】この時、二次電池１００に流れる充電電流
は、電流検出回路１２によって検出されており、その電
流検出信号Ｓ2が充電制御回路１４に出力されている。
従って、充電制御回路１４は、電流検出回路１２からの
電流検出信号Ｓ2が、予め設定されている所定の下限レ
ベル以下になると、二次電池１００の充電が完了したと
して、トランジスタＴｒをオフするように制御する。

【００２８】また逆に、電流検出回路１２からの電流検
出信号Ｓ2が予め設定されている所定の上限レベル以上
とされる時は、二次電池１００に流れる充電電流が過電
流状態になっているとして、この場合もトランジスタＴ
ｒをオフするようにされる。

【００２９】またこの時、上記電流検出回路１２からの
電流検出信号Ｓ2と、電圧検出回路１１から電圧検出信
号Ｓ1は、損失電力検出回路１３にも供給されている。
損失電力検出回路１３は、上記電圧検出信号Ｓ1と電流
検出信号Ｓ2からトランジスタＴｒの損失電力を算出し
ており、算出したトランジスタＴｒの損失電力が、例え
ばトランジスタＴｒの許容範囲内の所定レベルを越えた
時は、充電制御回路１４に対して充電中止信号Ｓ3を出
力するようにされる。従って、充電制御回路１４が充電
中止信号Ｓ3に基づいて、トランジスタＴｒをオフする
ように制御すれば、トランジスタＴｒの損失電力が、そ
の許容範囲内とされる所定レベルを越えた時点で、トラ
ンジスタＴｒをオフすることが可能になる。

【００３０】また、例えば適正なＡＣアダプタが使用さ
れず、ＡＣアダプタからの入力電圧Ｖccが高い時もトラ
ンジスタＴｒにおける損失電力が増加するので、この場
合もトランジスタＴｒの損失電力が、所定のレベルを超
えた時点で、損失電力検出回路１３から充電中止信号Ｓ
3が出力され、充電制御回路１４によりトランジスタＴ
ｒがオフされることになる。

【００３１】このように本実施の形態とされる充電回路
と、従来の充電回路とを比較した場合、従来の充電回路
ではサーミスタＴＨを用いて間接的にトランジスタＴｒ
の損失電力を検出していたのに対して、本実施の形態の
充電回路は、電圧検出回路１１により得られるトランジ
スタＴｒのエミッタ−コレクタ間電圧と、電流検出回路
１２により得られるトランジスタＴｒを流れる電流か
ら、損失電力検出回路１３において直接的にトランジス
タＴｒの損失電力を検出するようにしている。

【００３２】従って、このような本実施の形態の充電回
路によれば、トランジスタＴｒにおける損失電力をより
正確に把握することが可能になるので、トランジスタＴ
ｒの損失電力が、トランジスタＴｒの許容範囲を超える
ことがなく、充電動作の安全性、信頼性を高めることが
できる。

【００３３】また、トランジスタＴｒの損失電力を正確
に把握できることから、実際に充電回路を構成する場合
において必要以上に電力の許容範囲の大きいトランジス
タを選定する必要がなく、それだけトランジスタＴｒの
小型化、低コスト化を図ることができる。

【００３４】また、本実施の形態の充電回路において
は、比較的高価で形状も大きいとされるサーミスタＴＨ
も設ける必要もないので、サーミスタＴＨの削除に伴う
回路の小型化、低コスト化も期待できる。

【００３５】なお、本実施の形態では、携帯電話等に内
蔵されている充電回路を例に挙げて説明したが、本発明
としては、例えば専用の充電装置に設けられている充電
回路にも適用することが可能である。また、本実施の形
態では、携帯電話に取り付けられる二次電池を充電する
充電回路とされているが、携帯電話以外でも二次電池が
用いられる各種電子機器に適用することが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の充電回路
は、スイッチ素子の両端電圧と、スイッチ素子を流れる
スイッチ電流からスイッチ素子の損失電力を求め、この
損失電力に基づいてスイッチ素子の動作を制御するよう
にしている。この場合、スイッチ素子の損失電力を確実
に把握することができるため、スイッチ素子における損
失電力が、スイッチ素子の許容範囲を越えないように制
御することが可能とされるので、充電回路としての安全
性及び信頼性を向上させることができる。また、スイッ
チ素子の電力を正確に把握できることから、スイッチ素
子の許容損失を必要以上に大きくしておく必要がなく、
スイッチ素子の小型化、低コスト化が図られるので、結
果的には携帯電話等の充電回路が備えられる機器の小型
化、低コスト化が実現されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態とされる充電回路の主要な
回路構成を示した図である。

【図２】従来の充電回路の主要な回路構成を示した図で
ある。

【符号の説明】

１０ 充電制御部、１１ 電圧検出回路、１２ 電流検
出回路、１３ 損失電力検出回路、１４ 充電制御回
路、１００ 二次電池、Ｔｒ トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA04 CA14 FA04 GB03 5G053 AA01 AA09 AA14 BA01 BA04 CA02 EB04 EC03 FA07 5H030 AS14 BB01 FF41 FF42 5H430 BB09 BB13 BB20 EE03 EE17 FF08 FF12 FF13 LA10 LA15 LA26 LB02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池に対して充電電流を供給する充
   電経路に、上記充電電流をオン／オフするスイッチ用素
   子が設けられている充電回路において、 上記スイッチ用素子の両端電圧を検出する電圧検出手段
   と、 上記スイッチ用素子を流れる電流を検出する電流検出手
   段と、 上記電圧検出手段と上記電流検出手段の各検出出力に基
   づいて、上記スイッチ用素子における損失電力量を検出
   する損失電力検出手段と、 上記損失電力検出手段により検出された損失電力量が所
   定以上とされる場合に、上記スイッチ用素子がオフとな
   るように制御する充電制御手段と、 を備えていることを特徴とする充電回路。